DE4202399C1 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeug-Rohrleitung aus einem einschichtigen oder einem mehrschichtigen extru­ dierten Kunststoffrohr vorgegebener Rohrwanddicke mit vorgegebener Härte, Festigkeit, Bruchdehnung und Kerb­ schlagzähigkeit, welche Rohrleitung für eine vorgegebene Sollfunktion im gesamten Anwendungstemperaturbereich bis minus 40°C eingerichtet ist und aus kraftfahrzeugübli­ chem Rohrwandkunststoff besteht. Der Ausdruck Rohr umfaßt auch einen wenig flexiblen Schlauch. Die Sollfunktion ist beispielsweise die einer Kraftstoffleitung, einer Brems­ leitung, einer Unterdruckleitung, einer Kühlwasserlei­ tung oder einer Steuerleitung. Härte, Festig­ keit, Bruchdehnung und Kerbschlagzähigkeit werden durch Auswahl des Rohrwandkunststoffes für die einschichtige oder mehrschichtige Rohrwand so eingerichtet, daß die Sollfunktionen erfüllt werden. Härte, Festigkeit, Bruch­ dehnung und Kerbschlagzähigkeit werden im folgenden auch als mechanische Qualitätsparameter bezeichnet. Typische Kraftfahrzeug-Rohrleitungen oder Kunststoffrohre für Kraftfahrzeug-Rohrleitungen sind z. B. beschrieben in DE 35 10 395, DE 37 15 251, DE 38 21 723 und DE 40 01 125. Die Kunststoffrohre solcher Kraftfahrzeug-Rohrleitungen erfahren im Zusammenhang mit der Extrusion regelmäßig auch eine Kalibrierung in besonderen, zumeist gekühlten Kali­ brierwerkzeugen, z. B. im Wege einer sog. Vakuumkalibrie­ rung.

Bei den bekannten Kraftfahrzeug-Rohrleitungen des eingangs beschriebenen Aufbaus, von denen die Erfindung ausgeht, definiert die einschichtige oder mehrschichtige Rohrwand die mechanischen Qualitätsparameter, die regelmäßig den Anforderungen in hohem Maße genügen. Insoweit haben die bekannten Kraftfahrzeug-Rohrleitungen sich bewährt. Nichtsdestoweniger werden bei den üblichen fabrikmäßigen oder einbauseitig vorgenommenen Qualitätskontrollen Aus­ fallerscheinungen festgestellt, und zwar insbes. bei den tiefen Temperaturen von bis minus 40°C. Die Ausfaller­ scheinungen bestehen in einem unkontrollierten Abfall der mechanischen Qualitätsparameter mit unkontrollierter Riß- oder Bruchbildung. In neuerer Zeit werden diese Ausfall­ erscheinungen darauf zurückgeführt (EP 02 45 125, Sei­ te 2, Zeilen 16 bis 26), daß insbes. bei der Kalibrierung des Kunststoffrohres im Zuge der Extrusion eine Kali­ brierungsorientierung in einer verhältnismäßig dünnen Oberflächenschicht von 20 bis 200 µm entsteht. Dabei wer­ den vermutlich auch innere Spannungen eingefroren. Werden solche Kunststoffrohre in eine Kraftfahrzeug-Rohrleitung eingebaut, so können die Kalibrierungsorientierung und die damit verbundenen, korrelierten Phänomene, insbes. bei tiefen Temperaturen, die Ausfallerscheinungen auslösen. Um solche Ausfallerscheinungen zu verhindern, geht die herrschende Lehre heute dahin (EP 02 45 125, Seite 2, Zeile 37, bis Seite 4, Zeile 41), nach der Herstellung der Kunststoffrohre die eine Kalibrierungsorientierung aufweisende Oberflächenschicht aufzuschmelzen und danach einer Rekristallisation zu unterwerfen, wodurch die Kali­ brierungsorientierung und die damit korrelierten Phänomene beseitigt werden. Das ist aufwendig und verlangt eine be­ sondere Fertigungsstufe. Wo das Aufschmelzen der Ober­ flächenschicht durch eine Beaufschlagung mit Flammen er­ folgt, kann je nach dem eingesetzten Werkstoff nicht aus­ geschlossen werden, daß störende chemische Reaktionen auf­ treten.

Die bekannten Kraftfahrzeug-Rohrleitungen des eingangs be­ schriebenen Aufbaus und der eingangs beschriebenen Zweck­ bestimmung zeigen ein weiteres störendes Phänomen: Wird die Kraftfahrzeug-Rohrleitung nach Einbau in das Kraftfahr­ zeug bestimmungsgemäß oder lediglich zufällig, wenn auch nur bereichsweise, mit einem kraftfahrzeugüblichen Lack bedeckt, so treten unkontrollierte Rißbildungen und Brüche sehr häufig auf, und zwar auch bei verhältnismäßig hohen Temperaturen im Anwendungstemperaturbereich. Das gilt selbst dann, wenn die eine Kalibrierungsorientierung auf­ weisende Oberflächenschicht des Kunststoffrohres der Kraft­ fahrzeugrohrleitung durch Wärmebehandlung (EP 02 45 125) rekristallisiert wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kraftfahr­ zeug-Rohrleitung des eingangs beschriebenen Aufbaus und der eingangs beschriebenen Zweckbestimmung zu schaffen, die im gesamten Anwendungstemperaturbereich unempfindlich ist gegen kraftfahrzeugübliche Lacke, insbes. Acryllacke, bei bestimmungsgemäßer oder zufälliger Lackierung.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist Gegenstand der Erfindung eine Kraftfahrzeug-Rohrleitung aus einem einschichtigen oder einem mehrschichtigen extrudierten Kunststoffrohr vorge­ gebener Rohrwanddicke sowie mit vorgegebener Härte, Festig­ keit, Bruchdehnung und Kerbschlagzähigkeit, welche Rohr­ leitung für eine vorgegebene Sollfunktion im gesamten An­ wendungstemperaturbereich bis unter 40°C eingerichtet und aus kraftfahrzeugüblichem Rohrwandkunststoff besteht,
wobei auf die Außenfläche des Kunststoffrohres im Wege der Coextrusion bei der Herstellung des Kunststoffrohres eine für die Sollfunktion unerhebliche Rißabsorptionsschicht aus Kunststoff stoffschlüssig aufgebracht ist, die im Ver­ gleich zu dem Rohrwandkunststoff im gesamten Anwendungs­ temperaturbereich eine um einen Faktor von höchstens 0,8 geringere Härte aufweist und damit weich eingestellt ist und
wobei das Kunststoffrohr durch die Dicke der Rißabsorp­ tionsschicht, die um einen Faktor von zumindest 0,5 gerin­ ger ist als die Rohrwanddicke der einschichtigen oder mehrschichtigen Rohrwand des Kunststoffrohres, im gesam­ ten Anwendungstemperaturbereich unempfindlich eingestellt ist gegen kraftfahrzeugübliche Lacke, insbes. Acryllacke, bei bestimmungsgemäßer oder zufälliger Lackierung. - Die Formulierung "... um einen Faktor von höchstens 0,8 gerin­ gere Härte" bedeutet, daß der Faktor auch kleiner sein kann als 0,8.

Die Rißbildung in einem Werkstoff verbraucht Energie und erhöht die Entropie. Es muß Arbeit geleistet werden, um den Riß zu erzeugen. Die Verformung einer Kraftfahrzeug- Rohrleitung leistet diese Arbeit. Insbesondere im Bereich tiefer Temperaturen bricht die Lackschicht. Erfindungs­ gemäß absorbiert die Rißabsorptionsschicht den von den Rissen in der Lackschicht ausgehenden Energie- bzw. Entro­ piefluß. Die Risse, die in der Lackschicht entstehen, pflanzen sich überraschenderweise in das eigentliche Kunst­ stoffrohr nicht fort.

Die Erfindung betrifft grundsätzlich Kraftfahrzeug-Rohr­ leitungen, deren Kunststoffrohre auf bekannte Art und Weise hergestellt sind. Insoweit lassen sich die vorge­ gebenen und vorgeschriebenen mechanischen Qualitätspara­ meter auf bekannte Weise einrichten, und es kann insoweit auf bekannte Technologien zurückgegriffen werden. Es brau­ chen jedoch die herstellungsbedingten Kalibrierorientie­ rungen nicht in Kauf genommen und nicht nachträglich be­ seitigt zu werden, weil sie gar nicht erst auftreten. Das beruht darauf, daß die im Wege der Coextrusion aufge­ brachte dünne Rißabsorptionsschicht aus weichem Kunst­ stoff in der Außenschicht des eigentlichen Kunststoff­ rohres die Entstehung von Kalibrierorientierungen ver­ hindert hat. Darüber hinaus ist das eigentliche Kunst­ stoffrohr durch die Rißabsorptionsschicht schützend kaschiert. Mechanische Beschädigungen der Oberfläche eines erfindungsgemäßen, mit der Rißabsorptionsschicht versehenen Kunststoffrohres betreffen regelmäßig nur die Rißabsorptionsschicht und können daher in dem eigentlichen Kunststoffrohr Kerbspannungen oder andere Störungen nicht auslösen.

Im einzelnen bestehen im Rahmen der Erfindung mehrere Möglichkeiten der weiteren Ausbildung und Gestaltung der Kraftfahrzeug-Rohrleitung. Grundsätzlich kann auf die bekannten und bewährten Rohrwandkunststoffe zurückge­ griffen werden, vorzugsweise auf einen Rohrwandkunststoff, wie er im Patentanspruch 2 spezifiziert ist. Dabei kann das Kunststoffrohr eine Wanddicke in dem in Anspruch 3 angegebenen Bereich aufweisen.

Da bei der erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug-Rohrleitung das eigentliche Kunststoffrohr zwar von den eingangs be­ schriebenen Mängeln befreit, im übrigen aber unverändert ist, können die üblichen mechanischen Qualitätsparameter eingehalten und sogar verbessert werden. Verbessert des­ halb, weil die eine störende Kalibrierorientierung auf­ weisende Oberflächenschicht fehlt. Die mechanischen Qualitätsparameter im einzelnen können so gewählt werden, wie es der Patentanspruch 4 angibt.

Im Rahmen der Erfindung wird zweckmäßigerweise mit einer Rißabsorptionsschicht aus Kunststoff entsprechend dem Patentanspruch 5 gearbeitet. Die Dicke der Rißabsorp­ tionsschicht soll in dem Bereich liegen, den der Patent­ anspruch 6 angibt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführ­ licher erläutert. - Die einzige Figur zeigt in starker Vergrößerung einen Querschnitt durch eine erfindungsge­ mäße Kraftfahrzeug-Rohrleitung.

Die in der Figur dargestellte Kraftfahrzeug-Rohrleitung besteht aus einem im linken Teil der Figur einschichtigen, im rechten Teil der Figur mehrschichtigen Kunststoffrohr vorgegebener Rohrwanddicke mit vorgegebener Härte, Festig­ keit, Bruchdehnung und Kerbschlagzähigkeit. Die Rohrlei­ tung ist für eine der eingangs angegebenen Sollfunktionen eingerichtet, und zwar im gesamten Anwendungstemperatur­ bereich bis minus 40°C. Sie besteht aus einem kraftfahr­ zeugüblichen Rohrwandkunststoff. Insoweit wird auch auf die eingangs angegebenen Literaturstellen verwiesen.

Auf die Oberfläche des eigentlichen Kunststoffrohres ist im Wege der Coextrusion bei der Herstellung des Kunst­ stoffrohres eine Rißabsorptionsschicht aus Kunststoff stoffschlüssig aufgebracht. Darunter wird verstanden, daß der Anschluß ohne Schichtentrennung, gleichsam mit mole­ kularer Verschmelzung, erfolgt. Die Rißabsorptionsschicht ist besonders eingestellt. Sie weist im Vergleich zu dem Rohrwandkunststoff im gesamten Anwendungstemperaturbe­ reich eine geringere Härte auf und ist damit verhältnis­ mäßig weich eingestellt. Insoweit wird auf den Patentan­ spruch 1 verwiesen. Aber auch die Dicke der Rißabsorp­ tionsschicht ist besonders eingestellt. Sie ist geringer als es der Rohrwanddicke der einschichtigen oder mehr­ schichtigen Rohrwand des Kunststoffrohres entspricht. Die Rißabsorptionsschicht darf nicht zu dünn sein, soll aber auch nicht zu dick sein, wozu auf den Patentanspruch 1 verwiesen wird. Die geeignete Dicke kann durch Versuche im Labor ohne weiteres festgestellt werden. Die Rißab­ sorptionsschicht verhindert, daß bei zufälliger oder be­ stimmungsgemäßer Lackierung in der Lackschicht auftretende Risse sich in das Kunststoffrohr hinein fortpflanzen.

Claims (6)

1. Kraftfahrzeug-Rohrleitung aus einem einschichtigen oder einem mehrschichtigen extrudierten Kunststoffrohr vorgegebener Rohrwanddicke sowie mit vorgegebener Härte, Festigkeit, Bruchdehnung und Kerbschlagzähigkeit, welche Rohrleitung für eine vorgegebene Sollfunktion im gesamten Anwendungstemperaturbereich bis unter 40°C eingerichtet und aus kraftfahrzeugüblichem Rohrwandkunststoff besteht,
wobei auf die Außenfläche des Kunststoffrohres im Wege der Coextrusion bei der Herstellung des Kunststoffrohres eine für die Sollfunktion unerhebliche Rißabsorptions­ schicht aus Kunststoff stoffschlüssig aufgebracht ist, die im Vergleich zu dem Rohrwandkunststoff im gesamten Anwen­ dungstemperaturbereich eine um einen Faktor von höchstens 0,8 geringere Härte aufweist und damit weich eingestellt ist und
wobei das Kunststoffrohr durch die Dicke der Rißabsorp­ tionsschicht, die um einen Faktor von zumindest 0,5 geringer ist als die Rohrwanddicke der einschichtigen oder mehrschichtigen Rohrwand des Kunststoffrohres, im gesamten Anwendungstemperaturbereich unempfindlich eingestellt ist gegen kraftfahrzeugübliche Lacke, insbes. Acryllacke, bei bestimmungsgemäßer oder zufälliger Lackierung.

2. Kraftfahrzeug-Rohrleitung nach Anspruch 1, wobei das Kunststoffrohr aus einem Rohrwandkunststoff der Gruppe PA 6, PA 66, PA 46, PA 69, PA 610, PA 612 PA 6-3T, PA 11, PA 12 beschrieben in DIN 16773 Teil 1, der Gruppe PP be­ schrieben in DIN 16774, der Gruppe PET PBT, beschrieben in DIN 16779, der Gruppe Polyesterelastomere TEEE, beschrie­ ben in ASTM D1972 oder kompatiblen Mischungen davon be­ steht.

3. Kraftfahrzeug-Rohrleitung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das Kunststoffrohr eine Wanddicke im Bereich von 0,5 bis 4 mm aufweist.

4. Kraftfahrzeug-Rohrleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Kunststoffrohr aufweist:
eine Härte im Bereich von Shore D30 bis Shore D85,
eine Festigkeit im Bereich von 10N/mm² bis 60N/mm²,
eine Bruchdehnung im Bereich von 30% bis 600% und
eine Kerbschlagzähigkeit bei minus 40°C von 2 kJ/m² bis nicht gebrochen
Härte definiert und gemessen nach DIN 53505, Festigkeit definiert und gemessen nach DIN 53455, Bruchdehnung defi­ niert und gemessen nach DIN 53455, Kerbschlagzähigkeit definiert und gemessen nach ISO180/1A.

5. Kraftfahrzeug-Rohrleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Rißabsorptionsschicht aus einem Kunst­ stoff der Gruppe PA 6, PA 66, PA 46, PA 69, PA 610, PA 612 PA 6-3T, PA 11, PA 12, beschrieben in DIN 16773 Teil 1 der Gruppe PP beschrieben in DIN 16774, der Gruppe PET PBT, beschrieben in DIN 16779, der Gruppe Polyesterelastomere TEEE beschrieben in ASTM D1972, oder kompatiblen Mischun­ gen davon besteht und ihrerseits mit dem Rohrwandkunst­ stoff kompatibel ausgewählt ist.

6. Kraftfahrzeug-Rohrleitung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die Rißabsorptionsschicht eine Dicke im Be­ reich von 0,1 bis 0,2 mm aufweist.